專利名稱：運(yùn)動(dòng)序列模式的檢測(cè)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在連續(xù)的視頻場(chǎng)中檢測(cè)運(yùn)動(dòng)序列的周期性模式的運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器，包括
-運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元，用于通過計(jì)算從成對(duì)場(chǎng)地第一和第二場(chǎng)中導(dǎo)出的像素值之間的差值，繼而通過將差值與預(yù)定的閩值進(jìn)行比較，以便在連續(xù)的視頻場(chǎng)的成對(duì)場(chǎng)之間檢測(cè)運(yùn)動(dòng)的存在，并且基于該比較而輸出成對(duì)場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)；以及
-模式識(shí)別單元，用于通過將成對(duì)場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)的序列與預(yù)定序列進(jìn)行比較而檢測(cè)周期性模式。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種圖像處理設(shè)備，包括
-接收裝置，用于接收與連續(xù)的視頻場(chǎng)相應(yīng)的信號(hào)；
-如上所述的運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器；以及
-圖像處理單元，用于基于連續(xù)的視頻場(chǎng)計(jì)算輸出圖像的序列，該圖像處理單元由運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器控制。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種在連續(xù)的視頻場(chǎng)中檢測(cè)運(yùn)動(dòng)序列的周期性模式的方法，包括
-通過計(jì)算從成對(duì)場(chǎng)的第一和第二場(chǎng)中導(dǎo)出的像素值之間的差值，然后通過將差值與預(yù)定閾值進(jìn)行比較，以便在連續(xù)的視頻場(chǎng)的成對(duì)場(chǎng)之間檢測(cè)運(yùn)動(dòng)的存在，并且基于該比較而輸出成對(duì)場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)；以及
-通過將成對(duì)場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)的序列與預(yù)定序列進(jìn)行比較而檢測(cè)周期性模式。
當(dāng)把注意力集中于圖像速率，可以識(shí)別三種格式
-50Hz視頻一種傳輸標(biāo)準(zhǔn)，通常稱為PAL或SECAM，它包括每秒50個(gè)隔行場(chǎng)。每一幀包括625行，其中各偶數(shù)和奇數(shù)行按場(chǎng)交替?zhèn)鬏敗?0Hz視頻標(biāo)準(zhǔn)除了日本和北美外在全世界得到了廣泛應(yīng)用。
-60Hz視頻一種傳輸標(biāo)準(zhǔn)，通常稱為NTSC，它包括每秒60個(gè)(精確地為59.94個(gè))隔行場(chǎng)。每一幀包括525行，其中各偶數(shù)和奇數(shù)行按場(chǎng)交替?zhèn)鬏敗?0Hz視頻標(biāo)準(zhǔn)在日本和北美應(yīng)用。
-24Hz影片影片對(duì)應(yīng)于一種在透明材料的長(zhǎng)膠帶上記錄運(yùn)動(dòng)圖像的方法。每秒24幅圖像的幀速率是在捕獲運(yùn)動(dòng)的能力和每一時(shí)間段內(nèi)所需的影片量之間的一種折衷。該標(biāo)準(zhǔn)早于視頻傳輸標(biāo)準(zhǔn)。曾經(jīng)做過努力使幀速率適合于為每秒25和30幅圖像，從而與傳輸標(biāo)準(zhǔn)變得更為兼容。除了某些特例，例如廣告片，這些幀速率不能在運(yùn)動(dòng)圖像產(chǎn)業(yè)中找到廣泛的支持。因此，24Hz影片仍然作為最為廣泛的運(yùn)動(dòng)圖像的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。
當(dāng)電視成為一種流行的媒體，這就增長(zhǎng)了對(duì)于新內(nèi)容的需求。這就要求格式的轉(zhuǎn)換方法。除了將運(yùn)動(dòng)圖像轉(zhuǎn)換為電視外，還要在不同的傳輸標(biāo)準(zhǔn)之間交換電視節(jié)目。這種內(nèi)容同樣需要轉(zhuǎn)換。以后，當(dāng)電視成為主導(dǎo)，還要將視頻材料轉(zhuǎn)換為影片，例如在電影院中顯示電視廣告。因?yàn)榧夹g(shù)和經(jīng)濟(jì)兩者的原因，運(yùn)動(dòng)圖像產(chǎn)業(yè)仍然使用同樣的過程將影片格式轉(zhuǎn)換為視頻格式。
將影片轉(zhuǎn)換為視頻的處理稱作電視(傳送)電影(telecine)處理。這種處理的多種實(shí)施方式之一是對(duì)電影膠片進(jìn)行光照并且通過視頻攝像機(jī)捕獲穿過電影膠片的光束并且在視頻信號(hào)垂直消隱周期內(nèi)讓電影膠片前行。為了將幀速率從24Hz的影片轉(zhuǎn)換為50Hz的視頻或60Hz的視頻，應(yīng)用一種稱為“下拉(pull-down)”的處理。下拉是一種將影片先前的圖像進(jìn)行重復(fù)直到新的圖像可以應(yīng)用為止的方法。這種方法可以方便地以機(jī)械方式實(shí)施。為了將24Hz的影片轉(zhuǎn)換為50Hz的視頻，通過將影片運(yùn)行得略快一些，使影片的圖像速率增加到每秒25幅圖像。速度和聲音的音調(diào)百分之四的增長(zhǎng)對(duì)一般公眾不會(huì)認(rèn)為是煩人的。然后，每一影片圖像被掃描兩次，形成了兩個(gè)視頻場(chǎng)。這種方法稱為2:2下拉。同時(shí)請(qǐng)參照

圖1B。為了將24Hz的影片轉(zhuǎn)換為60Hz的視頻，不希望將速度加快到30Hz，因?yàn)樗俣燃涌觳⑶衣曇舻囊粽{(diào)的改變對(duì)于一般公眾將是不能接受的。因此采用另一種方法，其中將每一偶數(shù)影片圖像重復(fù)三次，而每一奇數(shù)影片圖像則重復(fù)兩次。這形成了2.5倍的幀速率的增長(zhǎng)，結(jié)果形成了60Hz的視頻信號(hào)。這種方法稱為3:2下拉。同時(shí)請(qǐng)參照?qǐng)D1C。
圖像處理設(shè)備，像電視，可以包括圖像處理單元，用于從一系列的初始輸入圖像中計(jì)算更大量的輸出圖像。在那樣的情況下，多個(gè)輸出圖像暫時(shí)位于連續(xù)的各原始輸入圖像之間。這種計(jì)算通常稱為圖像速率轉(zhuǎn)換。對(duì)于圖像速率轉(zhuǎn)換，它和所接收的圖像捕獲源的類型的判定有關(guān)。那意味著為了獲取良好的圖像質(zhì)量，它不得不對(duì)所接收的圖像是出自影片攝像機(jī)還是出自視頻攝像機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，其中影片攝像機(jī)以逐行掃描模式并以較低的圖像速率捕獲圖像，而視煩攝像機(jī)以視頻信號(hào)的圖像速率捕獲圖像?；谏鲜鰴z測(cè)，將所接收的視頻場(chǎng)合成而形成圖像。當(dāng)所接收的視頻場(chǎng)對(duì)應(yīng)于影片時(shí)，則兩個(gè)連續(xù)場(chǎng)可以相對(duì)方便地合并。當(dāng)所接收的視頻場(chǎng)對(duì)應(yīng)于視頻時(shí)，則需將視頻場(chǎng)的像素值進(jìn)行內(nèi)插，這是由圖像中所檢測(cè)到的運(yùn)動(dòng)所控制的。把視頻模式信號(hào)錯(cuò)誤地按影片模式處理能引起在輸出圖像中清晰可見的嚴(yán)重的偽像。這些偽像稱為“分叉”、“鼠牙”(mouse teeth)、“梳齒效應(yīng)”或者“拉鏈(zippers)”。錯(cuò)誤的視頻模式的檢測(cè)不那么嚴(yán)重，但是同樣生成偽像。
總之，由圖像處理設(shè)備接收的信號(hào)不包括連續(xù)的視頻場(chǎng)的捕獲源類型的明確的指示。因此，這種信息不得不從視頻場(chǎng)本身中導(dǎo)出。通常這是通過檢測(cè)運(yùn)動(dòng)序列模式而完成的。
從美國(guó)專利US4,982,280中已知在開篇的段落中所描述的類型的運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器的實(shí)施例。這篇專利的說明書公開了一種用來在連續(xù)的視頻場(chǎng)(例如影片模式或者逐行掃描的掃描模式)中檢測(cè)運(yùn)動(dòng)序列的周期性模式而設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器。運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器包括一個(gè)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器，它用于在預(yù)定的連續(xù)的視頻場(chǎng)的增量中檢測(cè)從增量到增量的運(yùn)動(dòng)的存在，并且由此輸出每一所述增量的第一運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)。運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器計(jì)算連續(xù)的視頻場(chǎng)的像素值之間的差值并且將計(jì)算結(jié)果與閾值進(jìn)行比較以降低噪聲的影響。運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器進(jìn)一步包括邏輯電路，它響應(yīng)于第一運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)以便在連續(xù)的視頻場(chǎng)內(nèi)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)序列的周期性模式。
通常噪聲是難以從視頻運(yùn)動(dòng)中識(shí)別的。因?yàn)橐粓?chǎng)中的噪聲不同于下一場(chǎng)中的噪聲，所以它經(jīng)常被識(shí)別為視頻運(yùn)動(dòng)。因此，已知的檢測(cè)器使用閩值來將噪聲從視頻運(yùn)動(dòng)中識(shí)別出來。當(dāng)像素值的差值(即亮度差值)超過了閩值，那么就假定具有運(yùn)動(dòng)。當(dāng)亮度差值沒有超過閾值，那么假定差值由噪聲引起。因此，適當(dāng)?shù)拈撝档闹档倪x取至關(guān)重要。
本發(fā)明的目的是提供一種在開篇的段落中所描述的類型的運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器，它對(duì)噪聲相對(duì)地較為堅(jiān)強(qiáng)(robust)。
本發(fā)明的目的因運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器還被按下列方式安排而得以實(shí)現(xiàn)
-基于一個(gè)另外的預(yù)定閩值來判定成對(duì)場(chǎng)的另外的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)，其中該另外的預(yù)定閾值不同于預(yù)定閾值；
-將該另外的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)的一個(gè)另外的序列與預(yù)定序列進(jìn)行比較；以及
-基于該運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)的該序列與該預(yù)定序列的比較以及該另外的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)的該另外序列與預(yù)定序列的比較，來檢測(cè)運(yùn)動(dòng)序列的周期性模式。通過應(yīng)用多個(gè)閩值并且將各個(gè)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)的各個(gè)序列與預(yù)定序列之間的各個(gè)比較的多個(gè)結(jié)果進(jìn)行組合，可以達(dá)到堅(jiān)強(qiáng)的模式檢測(cè)。不是調(diào)諧到或選擇一個(gè)可能是不適當(dāng)?shù)南袼刂挡钪档拈撝档姆绞?，而是?yīng)用多個(gè)像素值差值的閾值，其中至少一個(gè)是適當(dāng)?shù)?。周期性模式最終的檢測(cè)至少基于適當(dāng)?shù)南袼刂挡钪档拈y值。
根據(jù)本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器的實(shí)施倒是這樣安排的基于運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)序列與預(yù)定序列的比較以及該另外的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)的該另外的序列與該預(yù)定序列的比較而生成一個(gè)模式信號(hào)，它表明連續(xù)的視頻場(chǎng)的特性是影片模式。本運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器是所謂的影片檢測(cè)器，它被安排成檢測(cè)連續(xù)的視頻場(chǎng)是否出自通過逐行的掃描來捕獲圖像的影片攝像機(jī)。如果影片檢測(cè)器沒能檢測(cè)到與影片相匹配的運(yùn)動(dòng)序列模式或者換句話說，如果它檢測(cè)到與視頻模式即在隔行模式所獲得相匹配的運(yùn)動(dòng)序列模式，那么根據(jù)本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器的實(shí)施例安排成生成一個(gè)表明連續(xù)的視頻場(chǎng)的特性為視頻模式的模式信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器的實(shí)施例被設(shè)置成如果運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)的序列與預(yù)定序列相應(yīng)或者該另外的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)的該另外的序列與預(yù)定序列相應(yīng)，那么生成表明連續(xù)的視頻場(chǎng)的特性為影片模式的模式信號(hào)。換句話說，如果基于所應(yīng)用的像素值差值的閾值之一判定了連續(xù)的視頻場(chǎng)的特性與影片模式相應(yīng)，那么最終的結(jié)果是根據(jù)本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器的實(shí)施例將生成表明連續(xù)的視頻場(chǎng)的特性的為影片模式的模式信號(hào)。如果運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)的序列不與預(yù)定序列相對(duì)應(yīng)并且該另外的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)的該另外的序列不與預(yù)定序列相對(duì)應(yīng)，那么根據(jù)本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器生成表明連續(xù)的視頻場(chǎng)的特性為視頻模式的模式信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器的實(shí)施例包括
-一個(gè)另外的模式識(shí)別單元，用于通過將該另外的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)的該另外的序列與預(yù)定序列進(jìn)行比較而檢測(cè)周期性模式；以及
-判定單元，用于通過將成對(duì)場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)的序列與預(yù)定序列進(jìn)行比較的第一結(jié)果以及將該另外的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)的該另外的序列與預(yù)定序列進(jìn)行比較的第二結(jié)果進(jìn)行組合，從而判定周期性模式是否被檢測(cè)到。根據(jù)本發(fā)明的這一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于處理的一部分(特別是用于多個(gè)像素值差值的閾值的運(yùn)動(dòng)測(cè)量)是并行地執(zhí)行的。因而沒有引入附加的時(shí)間延遲。
在根據(jù)本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器的實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元被安排來確定從第一場(chǎng)以及第二場(chǎng)中導(dǎo)出的像素值之間的差值的柱狀圖，并且運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元被安排成基于屬于柱狀圖的第一柱體(bin)的像素值之間的第一多個(gè)的差值來確定第一個(gè)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)，并且基于屬于第一柱體的像素值之間的第一多個(gè)的差值與屬于柱狀圖的第二柱體的像素值之間的第二多個(gè)的差值這二者的總和來確定第一個(gè)另外的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)。根據(jù)本發(fā)明的這一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于像素值之間的差值只需計(jì)算一次，但是被多次使用。因此，優(yōu)點(diǎn)在于使用有限的計(jì)算資源。
本發(fā)明的另一目的是提供一種在開篇的段落中所描述的類型的圖像處理設(shè)備，其中包括能較為堅(jiān)強(qiáng)地抗噪音的運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器。
本發(fā)明的這一目的是通過運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器進(jìn)一步按如下方式安排而實(shí)現(xiàn)的
-基于一個(gè)另外的預(yù)定閾值來確定成對(duì)場(chǎng)的另外的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)，其中該另外的預(yù)定閾值不同于預(yù)定閾值；
-將該另外的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)的另外的序列與預(yù)定序列進(jìn)行比較；以及
-基于運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)的該序列與預(yù)定序列的比較以及該另外的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)的該另外的序列與預(yù)定序列的比較，來檢測(cè)運(yùn)動(dòng)序列的周期性模式。圖像處理設(shè)備的圖像處理單元可以支持一個(gè)或多個(gè)以下的圖像處理類型
-例如根據(jù)MPEG標(biāo)準(zhǔn)的視頻壓縮，即編碼或解碼。
-去隔行掃描隔行掃描是一種常用的用于交替地傳送以奇數(shù)或偶數(shù)編號(hào)的圖像行的視頻廣播程序。去隔行掃描試圖恢復(fù)全部垂直的分辨率，即使得每一圖像的奇數(shù)和偶數(shù)行可以同時(shí)獲得；
-圖像速率轉(zhuǎn)換從一系列的初始輸入圖像中計(jì)算出更大的輸出圖像系列。輸出圖像在時(shí)間上位于兩個(gè)初始輸入圖像之間；以及
-時(shí)間噪聲降低。這同樣可以包括空間的處理，導(dǎo)致空間時(shí)間上的噪聲降低。
圖像處理設(shè)備任選地包括用于顯示輸出圖像的顯示裝置。圖像處理設(shè)備任選地包括用于圖像存儲(chǔ)的存儲(chǔ)裝置不管是輸入還是輸出圖像。圖像處理設(shè)備可以例如為電視機(jī)、機(jī)頂盒、VCR(錄像機(jī))播放器、衛(wèi)星調(diào)諧設(shè)備或者DVD(數(shù)字通用盤)播放器或記錄裝置。
本發(fā)明的另一目的是提供一種在開篇的段落中所描述的類型的方法，該方法能較堅(jiān)強(qiáng)地抗噪聲。
本發(fā)明的目的通過該方法具有下列特征而得以實(shí)現(xiàn)
-基于一個(gè)另外的預(yù)定閾值確定成對(duì)場(chǎng)的另外的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)，其中該另外的預(yù)定閾值不同于預(yù)定閩值；
-將該另外的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)的另外的序列與預(yù)定序列進(jìn)行比較；以及
-基于運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)的該序列與預(yù)定序列的比較以及該另外的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)的另外的序列與預(yù)定序列的比較，來檢測(cè)運(yùn)動(dòng)序列的周期性模式。
運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器的改進(jìn)以及它的變更可能與所描述的方法和圖像處理設(shè)備的改進(jìn)或變更相對(duì)應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)模式檢測(cè)器、方法以及圖像處理設(shè)備的這些以及其它方面將通過以下所描述的實(shí)施方式和實(shí)施例并且參照相關(guān)附圖被闡述并變得更為清楚，其中
圖1A示意性地顯示了一幀的兩個(gè)場(chǎng)；
圖1B示意性地顯示了2:2下拉；
圖1C示意性地顯示了3:2下拉；
圖2A示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器的實(shí)施例；
圖2B示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元的細(xì)節(jié)；
圖3示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器的實(shí)施例，它包括多個(gè)模式識(shí)別單元；
圖4示意性地顯示了像素值差值的柱狀圖，它由聯(lián)系到圖2和圖3所描述的運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器所計(jì)算并應(yīng)用；
圖5示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的圖像處理設(shè)備500的實(shí)施例。
相同的附圖標(biāo)記用于表征附圖之間相似的部分。
圖1A示意性地顯示了視頻信號(hào)的兩個(gè)連續(xù)的場(chǎng)100、102。第一場(chǎng)100包括例如為幀的奇數(shù)行的104-112的像素值，第二場(chǎng)102包括例如為幀的偶數(shù)行的114-122像素值。例如在相應(yīng)于第二場(chǎng)102的像素116的幀坐標(biāo)處在第一場(chǎng)100中不具有直接可用的像素值124。這意味著如果需要像素值124，那么讀像素值必須從其它像素值推導(dǎo)。例如，這個(gè)要推導(dǎo)的像素值可以通過第一場(chǎng)100的像素值的內(nèi)插而計(jì)算，例如通過基于像素值104-109的內(nèi)插?？蛇x地，可以考慮更少的像素值。內(nèi)插同樣可能包括規(guī)則統(tǒng)計(jì)操作，例如中值探作。它也可能包括出自場(chǎng)102的像素或出自場(chǎng)100之前的場(chǎng)(未示出)的像素。
圖1B示意性地顯示了2:2下拉。具有25Hz的頻率的圖像130-136的輸入流上轉(zhuǎn)換為具有50Hz的頻率的視頻場(chǎng)138-152的輸出流。在視頻場(chǎng)138-152之下表明了視頻場(chǎng)的不同相位{0，1}。這種影片相位表明在重復(fù)模式中的位置并且通常在影片檢測(cè)器中進(jìn)行計(jì)算。
圖1C示意性地顯示了3:2下拉。具有24Hz的頻率的圖像160-164的輸入流上轉(zhuǎn)換為具有60Hz的頻率的視頻場(chǎng)168-182的輸出流。在視頻場(chǎng)168-182之下表明了視頻場(chǎng)的不同相位{0，1，2，3，4}。
圖2A示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器200的實(shí)施例。在運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器200的輸入連接器208處提供了隔行的亮度信號(hào)。該輸入可以表征為三維亮度函數(shù)
其中
矢量包括兩個(gè)空間坐標(biāo)x和y而n是與場(chǎng)的編號(hào)相對(duì)應(yīng)的時(shí)間坐標(biāo)。因?yàn)橐曨l信號(hào)是隔行的，所以每一奇數(shù)或每一偶數(shù)行的像素值未定義。在輸出連接器210處提供了一組表明輸入的模式和相位的離散的信號(hào)。表1列出了不同的模式以及這些模式中的每一個(gè)的相位的可能值。
表1模式
運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器200包括運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元202以及模式識(shí)別單元204。可選地，運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器200包括用于視頻場(chǎng)的暫時(shí)存儲(chǔ)的視頻存儲(chǔ)器212?？晒┻x擇地，視頻存儲(chǔ)器212是共享存儲(chǔ)裝置的一部分。運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器200的工作過程如下。給定預(yù)定的像素值差值的閾值，運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元202被安排來計(jì)算連續(xù)的視頻場(chǎng)的每一對(duì)場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)量度。換句話說，基予預(yù)定的像素值差值的閾值，為每一對(duì)視頻場(chǎng)確定一個(gè)運(yùn)動(dòng)值，這個(gè)值表明每一對(duì)的第一和第二場(chǎng)之間的運(yùn)動(dòng)量。該運(yùn)動(dòng)值通過計(jì)算從成對(duì)場(chǎng)的第一和第二場(chǎng)中導(dǎo)出的像素值之間的差值，然后通過將差值與預(yù)定的像素值差值的閾值進(jìn)行比較來確定。如果像素值之間的差值大于預(yù)定的像素值差值的閾值，那么就假定對(duì)于那一像素(即坐標(biāo))存在運(yùn)動(dòng)。那樣的話，使像素運(yùn)動(dòng)的計(jì)數(shù)器增量。通過對(duì)場(chǎng)中所有像素進(jìn)行測(cè)試，像素運(yùn)動(dòng)的計(jì)數(shù)器最終表示具有運(yùn)動(dòng)的像素的數(shù)目。那意味著像素運(yùn)動(dòng)的計(jì)數(shù)器的表示與正在探查的成對(duì)視頻場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)值相對(duì)應(yīng)。需要注意的是可能有可供選擇的計(jì)算運(yùn)動(dòng)值的方法，例如，包括濾波。
很明顯的是，通過校正預(yù)定的像素值差值的閥值，該對(duì)場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)值的最終值將會(huì)改變。如果采用相對(duì)較低值的預(yù)定的像素值差值的閾值，那么由噪聲引起的像素值之間的較小的差值被解釋成或看成為運(yùn)動(dòng)的概率就高。另一方面，如果采用相對(duì)較高值的像素值差值的閾值，那么實(shí)際上是由運(yùn)動(dòng)引起的大的差值將不被解釋成運(yùn)動(dòng)的概率就高。為了克服這種兩難的問題，針對(duì)多個(gè)預(yù)定的像素值差值的閾值計(jì)算對(duì)于每一個(gè)成對(duì)的視頻場(chǎng)各自的運(yùn)動(dòng)值。這些預(yù)定的像素值差值的閾值的值的范圍從相對(duì)較低到相對(duì)較高。通常應(yīng)用8種不同的預(yù)定的像素值差值的閾值。最佳地，這些像素值差值的閾值的值之間的差值不是彼此相等的。例如，如果
的不同亮度值的數(shù)目等于256，那么預(yù)定的像素值差值的閾值的值各自為2、4、6、8、10、14、20以及28。
針對(duì)每一預(yù)定的像素值差值的閾值計(jì)算成對(duì)場(chǎng)的一系列運(yùn)動(dòng)值。這些運(yùn)動(dòng)值作為運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)被提供至模式識(shí)別單元204，后者被設(shè)計(jì)成通過將成對(duì)場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)的序列與預(yù)定序列進(jìn)行比較而檢測(cè)周期性模式?？赡艿闹芷谛阅Ｊ皆诒?中列出。
表2周期性模式
在表2中符號(hào)H表示視頻場(chǎng)的高運(yùn)動(dòng)值，即運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)的實(shí)際值為高。符號(hào)L表示視頻場(chǎng)的低運(yùn)動(dòng)值。
根據(jù)本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器200被這樣設(shè)計(jì)，如果針對(duì)預(yù)定的像素值差值的閾值之一檢測(cè)到與影片模式相對(duì)應(yīng)的周期性模式，那么在運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器200的輸出連接器210處的離散信號(hào)表明模式為影片。同時(shí)提供影片相位。如果針對(duì)任一個(gè)預(yù)定的像素值差值的閩值都沒能檢測(cè)到與影片模式相對(duì)應(yīng)的周期性模式，那么在運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器200的輸出連接器210處的離散信號(hào)表明模式為視頻。
盡管針對(duì)預(yù)定的像素值差值的閾值之一檢測(cè)到與影片模式相應(yīng)的周期性模式這一事實(shí)，但是很可能針對(duì)其它的預(yù)定的像素值差值的閾值就不能檢測(cè)到與影片模式相應(yīng)的周期性模式。那種情況被忽略。假定為預(yù)定的像素值差值的閾值采用了不適當(dāng)?shù)闹?，那么不能檢測(cè)到與影片模式相應(yīng)的周期性模式。那就意味著假定是基于不適當(dāng)?shù)念A(yù)定的像素值差值的閾值而計(jì)算一系列運(yùn)動(dòng)值，那么這些值包括基本上彼此相等的值。換句話說，這樣的一系列的運(yùn)動(dòng)值與對(duì)應(yīng)于視頻HHHHHHHHH的周期性模式相匹配。因此，同樣還假定在預(yù)定的像素值差值的閩值為適當(dāng)?shù)闹禃r(shí)就可以檢測(cè)到對(duì)應(yīng)于影片的周期性模式。
運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元202以及模式識(shí)別單元204可以采用一個(gè)處理器來實(shí)施。通常地，這些功能在軟件程序產(chǎn)品的控制下執(zhí)行。在執(zhí)行過程中，通常地，軟件程序產(chǎn)品被加載到像RAM這樣的存儲(chǔ)器中，并且由此而執(zhí)行。程序可以從像ROM、硬盤或者磁和/或光存儲(chǔ)器等后援存儲(chǔ)器中加裁，或者可以通過網(wǎng)絡(luò)，例如互聯(lián)網(wǎng)而加裁?？蛇x地，專用集成電路提供所公開的功能。
圖2B示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器200的模式檢測(cè)單元202的細(xì)節(jié)。它表述的是運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元202包括差值操作單元216以及輸出單元214，其中輸出單元214被安排成針對(duì)各個(gè)預(yù)定的像素值差值的閾值提供多個(gè)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)。這一方面將結(jié)合圖4得到更為詳細(xì)地描述。差值操作單元216被安排成計(jì)算從第一視頻場(chǎng)100中導(dǎo)出的第一像素值124和從第二視頻場(chǎng)102中直接取得的第二像素值116之間的差值。利用第一視頻場(chǎng)100的像素值106和107以及第二視頻場(chǎng)102的像素值116取中值來計(jì)算第一像素值124。像素值還可以從先于第一視頻場(chǎng)100的第三視頻場(chǎng)中導(dǎo)出。這個(gè)第三視頻場(chǎng)未示出。應(yīng)用第一124和第二像素值116之間的差值來計(jì)算差值的柱狀圖400的一個(gè)樣本(同樣參照結(jié)合圖4的描述)。基于這一柱狀圖400可以確定針對(duì)各個(gè)預(yù)定的像素值差值的閩值的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)。基于屬于柱狀圖400的第一柱體406的各像素值之間的多個(gè)差值而確定第一運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)310?；趯儆诘谝恢w406的像素值之間的第一多個(gè)差值以及柱狀圖400的第二柱體408的各像素值之間的第二多個(gè)差值的總和而確定第二運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)310。這意味著第一預(yù)定的像素值差值的閾值與第一柱體406的最大值相應(yīng)，而第二預(yù)定的像素值差值的閾值與第二柱體408的最大值相應(yīng)。
圖3示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器的實(shí)施例，它包括多個(gè)模式識(shí)別單元204和302-306。每一個(gè)這樣的模式識(shí)別單元204和302-306被安排去檢測(cè)各個(gè)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)310-316是否與周期性模式相匹配。這意味著這些模式識(shí)別單元204和302-306被設(shè)計(jì)成將各個(gè)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)310-316離散值樣本的多個(gè)組與檢測(cè)到的表示周期性模式的值的列表進(jìn)行比較。這些比較結(jié)果的中間結(jié)果318-324輸出至最終判定單元308，這個(gè)最終判定單元308被安排成將這些中間結(jié)果組合成為表明模式和相位的最終結(jié)果。
圖4示意性地顯示了像素值差值的柱狀圖400，該圖是由結(jié)合圖2和圖3所描述的運(yùn)動(dòng)序列檢測(cè)器所計(jì)算并應(yīng)用的。x軸404表示結(jié)合圖1A和圖1B所描述的相關(guān)的像素值之間的差值。y軸表示差別小于預(yù)定差值但是大于另一預(yù)定差值的像素的數(shù)目。柱狀圖400包括多個(gè)柱體406-426。每一柱體對(duì)應(yīng)于像素值之間的差值的某一范圍。例如，第一柱體406包括第一和第二視頻場(chǎng)的像素值之間的絕對(duì)值差值，這些絕對(duì)值差值大于零但是小于或等于兩個(gè)亮度單位，并且第二柱體408包括第一和第二視頻場(chǎng)的像素值之間的絕對(duì)值差值，這些絕對(duì)值差值大于兩個(gè)但是小于或等于四個(gè)亮度單位。在那種情況下，等于兩個(gè)亮度單位的第一預(yù)定像素值差值閥值的運(yùn)動(dòng)值與第一柱體406的值相對(duì)應(yīng)，而等于四個(gè)亮度單位的第二預(yù)定像素值差值閾值的運(yùn)動(dòng)值與第一柱體406的值和第二柱體408的值的總和相對(duì)應(yīng)。很清楚，通過一次性地確定柱狀圖400后，針對(duì)不同的預(yù)定像素值差值閩值的各種運(yùn)動(dòng)值的計(jì)算就相對(duì)較為簡(jiǎn)便了。它僅僅是相應(yīng)的柱體402-406的值的組合。這一示例表明了在預(yù)定的像素值差值閩值以及柱狀圖400的柱體406-426之間存在著相關(guān)性。
圖5示意性地顯示了根據(jù)本發(fā)明的圖像處理設(shè)備500的實(shí)施例，它包括
-接收裝置502，用于接收包括視頻場(chǎng)的表示輸入圖像的信號(hào)。該信號(hào)可以是通過天線或電纜接收的廣播信號(hào)，但也可以是來自于存儲(chǔ)裝置，像VCR(錄像機(jī))或數(shù)字通用盤(DVD)的信號(hào)。該信號(hào)在輸入連接器510處提供；
-結(jié)合圖2A、2B或3中的任一個(gè)而描述的運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器508；
-圖像處理單元504，用于基于連續(xù)的視頻場(chǎng)計(jì)算輸出圖像的序列。圖像處理單元504由運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器508控制?？刂频暮x是運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器508的輸出影響圖像處理單元504。例如，如果圖像處理單元504被安排成執(zhí)行去隔行，那么輸出(模式和相位)用于將相應(yīng)的各視頻場(chǎng)組合成圖像；以及
-顯示裝置506，用于顯示圖像處理單元504的輸出圖像。顯示單元506是可選的。
圖像處理設(shè)備500可能為例如電視。可供選擇地，圖像處理設(shè)備500不包括可選的顯示裝置506，而是將輸出圖像提供到確實(shí)包括顯示裝置506的裝置上。那么圖像處理設(shè)備500可能為例如機(jī)頂盒、衛(wèi)星調(diào)諧設(shè)備、VCR播放器、DVD播放器或DVD記錄裝置。可選地，圖像處理設(shè)備500包括像硬盤這樣的存儲(chǔ)裝置，或存儲(chǔ)在像光盤這樣的可移動(dòng)介質(zhì)上的裝置。圖像處理設(shè)備500同樣可以是用于影片攝制室或者廣播設(shè)備中的系統(tǒng)。
需要注意的是，上面提及的實(shí)施例是說明而不是限制本發(fā)明，并且所屬領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠設(shè)計(jì)出不脫離所附的權(quán)利要求的范圍的變換的實(shí)施例。在權(quán)利要求書中，任一置于括號(hào)中的參考符號(hào)并不作為為限制本發(fā)明而設(shè)置。詞語(yǔ)“包括”并不排除在權(quán)利要求中沒有列出的元件或步驟的存在。在元件前面的詞語(yǔ)“一”或“一個(gè)”并不排除多個(gè)所述元件的存在。本發(fā)明可以通過包括幾個(gè)各別元件的硬件以及適當(dāng)?shù)鼐幊痰碾娮佑?jì)算機(jī)來實(shí)施。在單元權(quán)利要求中列舉了幾種裝置，這些裝置中的幾種可以通過同一種硬件而實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1、一種用于在連續(xù)的視頻場(chǎng)內(nèi)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)序列的周期性模式的運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器，包括
-運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元，用于通過計(jì)算從成對(duì)場(chǎng)的第一和第二場(chǎng)中導(dǎo)出的像素值之間的差值，繼而通過將差值與預(yù)定的閾值進(jìn)行比較，以便檢測(cè)連續(xù)的視頻場(chǎng)的成對(duì)場(chǎng)之間運(yùn)動(dòng)的存在，并且基于該比較而輸出成對(duì)場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)；以及
-模式識(shí)別單元，用于通過將成對(duì)場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)的序列與預(yù)定序列進(jìn)行比較而檢測(cè)周期性模式，其特征在于該運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器被進(jìn)一步設(shè)置成
-基于不同于預(yù)定閾值的一個(gè)另外的預(yù)定閾值來確定成對(duì)場(chǎng)的另外的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)；
-將該另外的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)的一個(gè)另外的序列與該預(yù)定序列進(jìn)行比較；以及
-基于運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)的該序列與預(yù)定序列的比較以及該另外的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)的該另外的序列與預(yù)定序列的比較，來檢測(cè)運(yùn)動(dòng)序列的周期性模式。
2、如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器，其特征在于它被設(shè)置成基于運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)的該序列與預(yù)定序列的比較以及該另外的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)的該另外的序列與預(yù)定序列的比較，來生成一個(gè)表明該連續(xù)的視頻場(chǎng)的特性為影片模式的模式信號(hào)。
3、如權(quán)利要求2所述的運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器，其特征在于它被設(shè)置成如果運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)的該序列與預(yù)定序列相對(duì)應(yīng)或者該另外的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)的該另外的序列與預(yù)定序列相對(duì)應(yīng)，則生成表明連續(xù)的視頻場(chǎng)的特性為影片模式的該模式信號(hào)。
4、如權(quán)利要求3所述的運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器，其特征在于
-一個(gè)另外的模式識(shí)別單元，用于通過該另外的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)的該另外的序列和預(yù)定序列的比較來檢測(cè)周期性的模式；以及
-判定單元，用于通過將成對(duì)場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)的該序列和預(yù)定序列的比較的第一結(jié)果以及該另外的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)的該另外的序列與預(yù)定序列的比較的第二結(jié)果進(jìn)行組合來判定是否檢測(cè)到周期性模式。
5、如權(quán)利要求3所述的運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器，其特征在于運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元被設(shè)置成確定從第一場(chǎng)和第二場(chǎng)中導(dǎo)出的像素值之間的差值的柱狀圖，并且被設(shè)置成基于屬于柱狀圖的第一柱體的像素值之間的第一多個(gè)差值來確定第一運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)，并且基于屬于第一柱體的像素值之間的第一多個(gè)差值與屬于柱狀圖的第二柱體的像素值之間的第二多個(gè)差值這二者的總和來確定第一個(gè)該另外的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)。
6、一種圖像處理設(shè)備，包括
-接收裝置，用于接收與連續(xù)的視頻場(chǎng)相對(duì)應(yīng)的信號(hào)；
-如權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器，用于檢測(cè)連續(xù)的視頻場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)序列的周期性模式；以及
-圖像處理單元，用于基于連續(xù)的視頻場(chǎng)計(jì)算輸出圖像的序列，圖像處理單元由運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器控制。
7、如權(quán)利要求6所述的圖像處理設(shè)備，其特征在于進(jìn)一步包括用于顯示輸出圖像的顯示裝置。
8、如權(quán)利要求7所述的圖像處理設(shè)備，其特征在于它是一臺(tái)電視機(jī)。
9、如權(quán)利要求6所述的圖像處理設(shè)備，其特征在于進(jìn)一步包括用于存儲(chǔ)輸出圖像的存儲(chǔ)裝置。
10、如權(quán)利要求9所述的圖像處理設(shè)備，其特征在于它是一臺(tái)DVD記錄裝置。
11、一種在連續(xù)的視頻場(chǎng)內(nèi)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)序列的模式的方法，包括
-通過計(jì)算從成對(duì)的場(chǎng)的第一和第二場(chǎng)中導(dǎo)出的像素值之間的差值，繼而通過將差值與預(yù)定的閾值之間進(jìn)行比較，以便檢測(cè)連續(xù)的視頻場(chǎng)的成對(duì)場(chǎng)之間運(yùn)動(dòng)的存在，并且基于該比較而輸出成對(duì)場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)；以及
-通過將成對(duì)場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)序列和預(yù)定序列進(jìn)行比較而檢測(cè)周期性的模式，其特征在于
-基于不同于預(yù)定閾值的一個(gè)另外的預(yù)定閾值來確定成對(duì)場(chǎng)的另外的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)；
-將該另外的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)的一個(gè)另外的序列與該預(yù)定序列進(jìn)行比較；以及
-基于運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)的該序列與預(yù)定序列的比較以及該另外的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)的該另外的序列與預(yù)定序列的比較，來檢測(cè)運(yùn)動(dòng)序列的周期性模式。
全文摘要
一種運(yùn)動(dòng)序列模式檢測(cè)器(200，300)，用于在連續(xù)的視頻場(chǎng)(100，102)內(nèi)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)序列的周期性模式，它包括用于通過計(jì)算從各成對(duì)場(chǎng)的第一和第二場(chǎng)內(nèi)導(dǎo)出的像素值之間的差值，然后通過將差值與多個(gè)預(yù)定的像素值差值的閾值進(jìn)行比較而檢測(cè)運(yùn)動(dòng)的存在的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)單元(202)，并且基于比較結(jié)果輸出成對(duì)場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)；以及模式識(shí)別單元(204)，用于通過成對(duì)場(chǎng)的多個(gè)運(yùn)動(dòng)檢測(cè)信號(hào)序列與預(yù)定序列的比較而檢測(cè)周期性模式。如果對(duì)多個(gè)序列之一檢測(cè)到周期性模式，則生成表明連續(xù)的視頻場(chǎng)與影片模式相應(yīng)的最終輸出。
文檔編號(hào)H04N5/44GK1717920SQ200380104059
公開日2006年1月4日 申請(qǐng)日期2003年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月26日
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